Краткие сведения о метрополитенах
Метрополитеном называется городская электрическая железная дорога, проходящая, как правило, под землей в тоннелях. Метрополитен служит для быстрой перевозки больших масс пассажиров и строится в крупных городах с населением более миллиона человек и с интенсивным движением наземного транспорта. Метрополитен включает в себя: тоннели с обычным железнодорожным путем; станции с наземными и подземными вестибюлями, лестницами и эскалаторами для подъема и опускания пассажиров; вентиляционные установки; отопительные устройства, насосные станции; тяговые и понизительные подстанции, депо и мастерские для стоянки и ремонта вагонов.
Тоннели метрополитенов глубокого заложения возводятся круглого и сводчатого профиля. Тоннели мелкого или полузакрытого типа имеют прямоугольное поперечное сечение. Тоннели метрополитена выполняются с бетонной, железобетонной и чугунной обделкой.
При постройке метрополитена на месте сооружения каждой станции и каждого перегона сначала разрабатывают шахтные стволы, используемые впоследствии для вентиляции. Шахты размещают в стороне от трассы и соединяют с тоннелями подходными выработками, которые в процессе строительства используются для транспортных целей, а затем для размещения вентиляционного оборудования. В местах примыкания подходных выработок к оси будущих тоннелей возводятся камеры, в которых монтируются проходческие щиты и другое оборудование для разработки грунта и устройства обделки. В трудных геологических условиях
(плывуны, водоносные грунты) применяются специальные методы сооружения тоннелей: горизонтальная проходка под сжатым воздухом (кессонные работы), предварительное искусственное закрепление грунтов (силикатизация, цементация, замораживание). Станции метрополитенов отличаются большим разнообразием конструктивно-технологических и архитектурно-планировочных решений в зависимости от их расположения на линиях метрополитена, количества пропускаемых пассажиров, глубины заложения и инженерно-геологических условий. В 1960-х гг. в Советском Союзе разработана уникальная технология сооружения тоннелей щитовым способом с монолитно-прессованной бетонной обделкой. В 1980-х гг. при строительстве перегонных тоннелей метрополитенов в сложных гидрогеологических условиях стали применять высокоточную водонепроницаемую обделку. Технология изготовления таких обделок обеспечивает получение элементов из водонепроницаемого бетона с высокой степенью точности (± 0,5 мм), а герметизация стыков достигается применением специальных резиновых прокладок, устанавливаемых по всему периметру сборного элемента. Наиболее сложными среди конструкций обделки транспортных тоннелей являются обделки станций метрополитенов глубокого заложения; большинство таких станций имеют трехсводчатую обделку. В наиболее сложных геологических условиях применяется конструкция пилонного типа, при которой станционные тоннели располагаются на определенном расстоянии друг от друга, а между ними остаются целики породы (пилоны); тоннели объединяются между собой проходами (рис. 10.16). В конструкции колонно-
Рис. 10.16. Конструкция пилонной станции метрополитена:
1 — путевые тоннели станции; 2 — тоннель вестибюля станции; 3 — целики
породы — пилоны; 4 — проходы, соединяющие между собой тоннели станции
Рис. 185. Конструкция колонной станции метрополитена:
1 — станционные боковые тоннели; 2 — средний станционный тоннель;
3 — колонны; 4 — тюбинги обделки
го типа свод среднего тоннеля пересекается со сводами боковых тоннелей, а нагрузка, собираемая со свода, передается на колонны (рис. 10.17). В последние годы XX в. широкое применение на строительстве метрополитена в Санкт-Петербурге и позднее в Москве получили одно-сводчатые станции глубокого заложения. В этой конструкции свод обделки представлен многошарнирной аркой, предварительно напряженной обжатием в грунтовой массе.
Раздел 3
ЭКСПЛУАТАЦИЯ ИСКУССТВЕННЫХ
СООРУЖЕНИЙ
Глава 11
СОДЕРЖАНИЕ ИСКУССТВЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ.
ПРОДЛЕНИЕ СРОКА ИХ СЛУЖБЫ
Общие положения
Назначение искусственных сооружений — быть надежной опорой и защитой пути для безопасного и бесперебойного движения поездов. Построенные сооружения в установленном порядке передаются эксплуатационным организациям. Приемка сооружения оформляется актом, в котором содержатся сведения о конструкции, объеме выполненных работ, качестве применяемых материалов, допущенных отклонениях, результаты осмотра и испытаний. Вся техническая документация предъявляется приемочной комиссии, а после оформления приемки передается организации, которая будет эксплуатировать сооружение. На железных дорогах Российской Федерации искусственные сооружения находятся в ведении службы пути соответствующих дорог. В службах пути отдельных дорог имеются отделы искусственных сооружений. На линии работой по эксплуатации искусственных сооружений руководят начальники дистанций пути и их заместители, дорожные и мостовые мастера; работы выполняются мостовыми, тоннельными и путевыми бригадами.
Состав работ и распределение обязанностей путевых работников указаны в Инструкции по содержанию искусственных сооружений ЦП628-1999.
Для обеспечения безопасности движения, своевременного обнаружения и устранения неисправностей в сооружениях осуществляется их текущее содержание и ремонт. Текущее содержание включает в себя обеспечение систематического надзора на протяжении всего периода
эксплуатации сооружения, текущие и периодические осмотры, обследования и испытания, специальные наблюдения и осмотры. При этом ведется наблюдение за состоянием пути на искусственных сооружениях, отводом воды, чистотой сооружения и пожарной безопасностью.
Текущий осмотр проводится для наблюдения за общим состоянием сооружения, для выявления дефектов и объемов работ по их устранению, для контроля выполняемых работ и инструктирования работников, ведущих постоянный надзор. Деревянные мосты и тоннели осматриваются не реже 1 раза в месяц, остальные искусственные сооружения — не реже 1 раза в 2 месяца. В результате текущего осмотра выявляются дефекты, требующие немедленного устранения, и определяются объемы ремонтных работ.
Данные текущего осмотра сооружения заносятся бригадиром пути и дорожным мастером в книгу проверки пути и стрелочных переводов, а старшим дорожным мастером и мостовым мастером — в книгу искусственных сооружений.
Периодический осмотр проводится не реже 2-х раз в год (после пропуска весенних вод и окончания ремонтных работ). Детальный осмотр всех элементов сооружения с инструментальной съемкой плана и профиля главных ферм пролетных строений, выявлением дефектов конструкций и назначением мер по их устранению, проверка качества выполненных работ производятся под руководством начальника дистанции пути или его заместителя не реже 1 раза в год. Наиболее сложные и ответственные сооружения, а также имеющие серьезные дефекты обследуются мостоиспытательными станциями, которые производят расчет прочности сооружения, измеряют напряжения, прогибы, перемещения, колебания, осадки в различных частях сооружения от испытательной нагрузки, дают заключение о необходимом ремонте и условиях эксплуатации.
При капитальном ремонте и усилении сооружений заменяются дефектные пролетные строения и все мостовые брусья, устраиваются смотровые приспособления, устраняется негабаритность, возобновляется окраска и гидроизоляция, усиливаются отдельные слабые элементы, цементируется кладка опор и выполняются другие работы.
Для эксплуатируемых искусственных сооружений установлены три вида технической документации: карточка, книга и дело искусственного сооружения. Карточки и книги содержат технические характеристики, основные данные о сооружении; они ведутся мостовыми мастерами. На
дистанции пути или в службе пути ведется дело искусственного сооружения, в котором содержатся все технические материалы по данному сооружению.
Для оценки технического состояния сооружения установлены четыре категории неисправностей:
• нулевая категория (сооружение не требует ремонта);
• первая категория (сооружение имеет неисправности, устранение
которых возможно при текущем содержании);
• вторая категория (сооружение требует капитального ремонта);
• третья категория (сооружение требует неотложных работ по замене или переустройству).
Для пропуска ледохода предусматриваются меры по предотвращению повреждения опор льдом, образования заторов льда и размыва русел рек. До начала ледохода подготавливаются инструмент, инвентарь и материалы. Перед ледоходом лед вокруг опор окалывается в виде ленточных прорубей шириной 0,5 м. В местах, где возможны заторы льда, устанавливается непрерывное дежурство рабочих с баграми, а также дежурство взрывников с готовыми к употреблению зарядами взрывчатых веществ.
Противопожарное оборудование на мостах и меры по защите конструкции от возгорания применяются согласно действующим нормам. На деревянных, металлических и железобетонных мостах, где путь уложен на мостовых брусьях, устанавливаются противопожарные средства в виде кадок с водой вместимостью 200 л, ящиков с песком вместимостью 0,25 м3, огнетушителей, гидропультов и других приспособлений. Эти средства устанавливаются в определенном порядке и количестве, согласованном со службой пожарной безопасности дороги.
Для безопасности обслуживающего персонала на мостах длиной более 50 м устраиваются площадки, располагаемые в шахматном порядке через 50 м.
На путепроводах и пешеходных мостах, распложенных над электрифицированными путями, устанавливаются вертикальные предохранительные щиты (сетки) для ограждения частей контактного провода. На пешеходных мостах и путепроводах, расположенных в населенных пунктах, и на мостах длиной более 300 м устраивается электрическое освещение.
Мосты через судоходные реки оборудуются судоходной сигнализацией. Высоковольтные линии электропередач, газопроводы, нефтепро-223
воды располагать на мостах запрещается. Из коммуникаций укладывать на мостах разрешается линии связи, иногда сети теплофикации и водопровода.
Эксплуатация массивных опор
В процессе эксплуатации массивных опор мостов (каменных, бетонных, и железобетонных) обязательным является наблюдение за их состоянием, что позволяет своевременно обнаруживать появляющиеся дефекты: выветривание, трещины, выщелачивание, застой воды на под-ферменных площадках, растрескивание сливов, сколы и др.
Простейшие наблюдения за трещинами могут вестись с помощью цементных «маяков»; более точные наблюдения за изменением ширины трещин ведутся с помощью лупы со шкалой, микроскопа с делениями, тензометра, индикатора, трещиномера, штангенциркуля, пластинок с делениями. Все обнаруженные трещины зарисовываются на эскизных чертежах конструкции с указанием времени появления трещин, даты и температуры воздуха, при которой измерялась величина раскрытия трещины (рис. 11.1, 11.2). На самом сооружении масляной краской отмечаются границы распространения трещины. При наличии выкрошившихся швов или трещин паводковые и дождевые (при косом дожде) воды проникают в кладку, выщелачивают раствор и ослабляют прочность кладки опоры. Все трещины во избежание попадания в них воды заделываются полимерцементным или другим раствором.
Рис. 11.1. Некоторые виды трещин в кладке опор: а — трещины под подферменниками в шкафной части устоя; б — наблюдение за трещиной в кладке опоры; в — трещина в кладке промежуточной опоры (быке); г — установка маяков для наблюдения за трещиной в кладке опоры
Подферменные площадки должны содержаться в чистоте и в полной исправности. Одним из признаков неисправности подферменных площадок является появление следов выщелачивания раствора кладки в виде белых потеков и влажных пятен на опорах ниже карниза. В устоях выщелачивание может быть вызвано отсутствием или неисправностью гидроизоляции балластного корыта и неудовлетворительным состоянием дренажа. За дефектными подферменниками должно быть установлено соответствующие наблюдение. В дефектных опорах иногда может наблюдаться неравномерная осадка — наклон (крен). Такие деформации вызываются различными причинами: недостаточной глубиной заложения фундамента, подмывом опор. Деформацию легко заметить по положению рельсового пути над опорой. Крен опоры вызывает искривление рельсовых нитей в плане. При наличии явлений, указывающих на деформацию, за опорами устанавливается тщательное наблюдение путем периодической нивелировки подферменников. Наблюдение за креном опоры можно вести при помощи теодолита, отвеса, двух взаимно перпендикулярных уровней и другими способами. Опоры могут повреждаться и ниже уровня воды. К таким повреждениям относятся: вывал облицовочных камней, нарушение обшивочных швов, разрушение бетонной поверхности опоры с оголением арматуры и др.
Так как обрезы фундамента многих опор заложены на глубине 0,5— 1,5 м от меженного горизонта, то для их осмотра пользуются ящиком со стеклянным дном. Ящик укладывается стеклом на воду, чем снимается рябь и блики с воды, видимость резко улучшается; иногда через стекло производится фотографирование дефектов опоры.
Рис. 11.2. Дефекты в массивных опорах: а — под подферменниками; б — в шкафной части устоя |
Ремонт и усиление опор. Ремонт кладки опор включает в себя: расшивку выкрошившихся швов, заделку трещин, смазку сливов, штукатурку выветрившихся поверхностей, частичную перекладку.
Расшивка (зачеканка) выкрошившихся швов облицовки производится цементным раствором 1:2. Все дефектные швы облицовки тщательно расчищаются на глубину 5—6 см и промываются водой под напором. Раствор наносится на шов и разделывается специальным инструментом — расшивником. Швы расшиваются (углубляются) на 6—10 мм.
Заделка стабильных трещин производится полимерцементными растворами или краской. Предварительно поверхность с трещинами очищают механическими щетками, скребками и продувают воздухом, после этого наносятся полимерцементные покрытия при помощи краскораспылителей или кистей.
Ремонт сливов на подферменных площадках делается цементным раствором состава 1:2. Все неровности и углубления выравниваются раствором.
Ремонт облицовки заключается в замене отдельных негодных камней на новые облицовочные камни с расщебенкой пустот и с заливкой их цементным раствором. Выветрившаяся облицовка ремонтируется посредством штукатурки по металлической сетке из проволоки диаметром 2—4 мм и ячейками 5—10 см. Поверхность выветрившейся облицовки очищается, на ней производится насечка, в швы облицовки забиваются костыли, к которым и крепится сетка. Слой штукатурки из цементного раствора составом 1:2 наносится толщиной 2—3 см.
Перекладка опор мостов производится при неудовлетворительном их состоянии: большом количестве глубоких трещин, наклоне шкафной стенки, развале обратной стенки, отколе передней стенки и др. Эта работа производится при устройстве разгрузочного моста, на который переводится движение. Старая кладка с негодным раствором разбирается, новая кладка устраивается с правильной перевязкой швов.
Железобетонные пояса для усиления кладки опор мостов делаются высотой 1,0—1,5 м и толщиной 25—40 см. Арматура пояса прикрепляется к кладке опоры металлическими штырями диаметром 20—25 мм. Пояса выполняются из бетона класса не ниже В15 в опалубке. В случае необходимости поверхность опоры между поясами штукатурится по металлической сетке (рис. 11.3).
Железобетонные рубашки (оболочки) применяются для усиления кладки опор на всю их высоту. По условиям бетонирования в опалубке толщина оболочки делается не менее 12—15 см. Оболочки армируются металлической сеткой, прикрепленной к штырям, заделанным в кладку. Штыри диаметром 12—20 мм заделываются в шпурах, про-226
![]() |
буренных в кладке на глубину не менее 8— 10 диаметров штыря. Сетка размерами ячеек 10—20 см изготовляется из проволоки-катанки диаметром 5—10 мм и привязывается к штырям вязальной проволокой. Нижняя часть оболочки упирается в обрез фундамента, а верхняя доходит до карнизных (кордонных) камней.
Усиление подферменников в случае появления в них трещин выполняется посредством постановки металлических хомутов или устройством железобетонных обойм.
Рис. 11.3. Усиление опоры железобетонными поясами: 1 — кладка опоры; 2 — железобетонные пояса |
![]() |
Цементация заключается в нагнетании под давлением цементного молока в трещины кладки через пробуренные в ней скважины. Скважины размещаются в шахматном порядке на расстоянии 0,9—1,5 м друг от друга. Направление скважин наклонное, под углом 10° к горизонту. Глубина скважин зависит от размеров сооружения. Скважины промываются водой под давлением 2—4 атм, после чего продуваются сжатым воздухом (2 атм). Для цементации применяется цементное молоко без примеси песка состава 1:10 до 1:1 (от 10 до 100 частей цемента на 100 частей воды по весу). Цемент марки не ниже 300. Кроме цемента и воды, в состав входят пластифицирующие добавки (0,2—0,25 % сульфа-та-спиртовой барды или 0,075—0,1 % мылонафта).
Рис. 11.4. Усиление подводной части кладки опор: 1 — шпунтовая перемычка; 2 — распорка; 3 — железобетонная рубашка |
Усиление подводной части опоры может осуществляться с помощью устройства водонепроницаемых перемычек, забивки металлического шпунта, опусканием ряжевых или металлических оболочек, внутри которых после удаления воды производится усиление кладки опоры (железобетонные рубашки, инек-цирование кладки) (рис. 11.4). По окон-
чании работы перемычки разбираются. Ремонт подводной части опоры может производиться и без устройства перемычек, путем опускания железобетонной или металлической оболочки и бетонирования пространства между оболочкой и опорой подводным способом.